水玻璃改性聚氨酯灌浆材料的制备与性能研究

作者：王雷雨; 邵晓妹; 胡靖宇; 陈亮^*; 魏涛

来源：南水北调与水利科技（中英文）, 2023, 1-7.

• 引水隧洞
• 聚氨酯
• 水玻璃改性
• 化学灌浆材料
• 抗压强度

针对聚氨酯灌浆材料在引调水隧洞不良地质体堵水加固处理中存在造价较高和力学强度较低等问题，采用水玻璃对聚氨酯材料改性，制备改性油溶性聚氨酯，研究多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、水玻璃和催化剂添加量对材料抗压强度的影响，通过扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FI-IR)测试，研究改性聚氨酯的结构对性能的影响规律。结果表明：PAPI、水玻璃和催化剂添加量对试样强度影响大小顺序为水玻璃>催化剂>PAPI；当m(PAPI)∶m(水玻璃)∶m(催化剂)=20∶20∶1时，纯固化体抗压强度达到49.5 MPa，结石体抗压强度达到16.5 MPa，优于其他同类产品。进一步微观分析结果表明：改性后的聚氨酯材料表面均匀，无明显微裂纹，各部分连接为较好的整体；随着水玻璃用量的增加，波数在1 050 cm-1附近的红外特征吸收峰逐渐增强，聚合物链段中引入了无机Si-O键，该结构提高了聚氨酯的抗压强度。采用水玻璃改性制备的聚氨酯降低了使用成本，提高了材料力学强度，有望在引调水工程隧洞破碎围岩堵水加固处理中推广应用。

• 单位
  长江水利委员会长江科学院; 材料成形与模具技术国家重点实验室